高精度视觉型桌面贴片机系统研究

一一收稿日期:2015-03-25作者简介:王国庆(1972),男,陕西西安人,长安大学教授,工学

博士,研究方向为机器人动力学与控制系统研究三高精度视觉型桌面贴片机系统研究

王国庆,张光泽,张志新,张善交,贺新刚

(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室,西安710021)一一摘要:针对目前国内桌面贴片机缺少视觉系统和贴装精度不足及成本高的问题,从提高机械系统精度二视觉对中系统二运动控制系统及操作软件系统等方面进行了研究,设计了步进电机闭环控制的高精度机械平台机构,实现了支持贴装0402封装元器件及QFP 封装IC 的精密贴装头和自动化供料机构,采用自主知识产权的异步多核可编程自动化控制器完成了五轴运动控制,应用Free-man 链码实现了视觉对中系统中关键的轮廓提取,开发了上位机操作软件系统,经过测试整机系统实现了高精度贴装的目标三

关键词:贴片机;贴装头;运动控制系统;视觉对中系统;步进电机闭环控制

中图分类号:TH132一一文献标志码:A一一文章编号:1000-0682(2015)04-0012-04

Study of high-precision desktop pick-and-place machine with vision system

WANG Guoqing,ZHANG Guangze,ZHANG Zhixin,ZHANG Shanjiao,HE Xingang (Key Laboratory of Highway Construction Tequnique and Equipment of Ministry Education ,Chang an University ,Xi an 710021,China )

一一Abstract :There are some problems about the current domestic desktop pick-and-place machine,such as the lack of vision system,the shortage of pick-and-place precision and the high cost.In order to solve these problems,the paper studied on the accurate machine system,the vision positioning system,the motion control system and the operation software system.It designed a high-precision machine plat-form driven by the closed-loop control of stepper motor,and accomplished the mechanism to accurately pick and place electronic components of 0402and CEFP package outline and the automatic feeding mech-anism.To achieve the five-axis motion control,the self-proprietary multi-core asynchronous programma-ble automation controller was adopted.It applied the Freeman chain code to accomplish the critical tech-nology of the contour extraction on the vision positioning system,and developed the PC operation software system.The test results showed that it could achieve the goal of the high-precision picking and placing.一一Key words :pick-and-place machine;pick-and-place mechanism;motion control system;vision posi-tioning system;closed-loop control of stepper motor 0一引言

贴片机是用来实现高速二高精度二全自动地贴放

元器件的设备,是整个SMT 生产中最关键二最复杂

的设备三目前国内许多中小企业受到经济二生产规

模等因素的影响,对桌面型二经济型二高贴装精度的

贴片机的需求较大三面对这样的市场需求,许多公

司和科研机构都对贴片机进行了相应的研究,文献

[1]设计了简洁二紧凑且精度较高的贴片机棘轮送料器械;文献[2]采用PLC 作为贴片机的运动控制核心;文献[3]对贴片机视觉系统的图像处理算法进行了研究三一些机电公司也研发出了自己的桌面贴片机产品,但均存在着缺少视觉系统和采用了开环控制机械系统的不足,总的来说很难保证稳定的高贴装精度三基于以上贴片机现状的分析,该文在已有研究的基础上[4-5],进行了贴片机的机械总体二精密贴装机构二自动化供料机构二运动控制系统二视

觉对中系统二上位机操作软件系统等方面的研究,研

发出了高贴装精度的经济型桌面贴片机三四21四工业仪表与自动化装置一一一一一一一一一一一一一一一一2015年第4期